ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ ПОСТОЯННОГО ТОКА ДЛЯ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ ЖИЛЫХ ДОМОВ
Ключевые слова:
микросеть, постоянный ток, энергетическая эффективность, ВИЭ, стохастическое моделирование нагрузок, преобразователь мощности, солнечные панели, ветрогенераторАннотация
формулируется задача количественной оценки эффективности применения постоянного тока для электроснабжения в рамках распределённой генерации с возобновляемыми источниками энергии (ВИЭ). Рассматриваются типовые архитектуры микросетей на постоянном и переменном токе. Анализируется возможность сокращения ступеней преобразования мощности при переходе на постоянный ток и снижения при этом стоимости источников питания электронных устройств. Решение задачи проводится на примере жилого дома. При этом для оценки потенциала ВИЭ (солнечная активность, скорость ветра) используются данные, полученные с помощью комплекса альтернативной энергетики (КАЭ), развернутого на базе Смоленского филиала МЭИ. Моделирование профилей электрических нагрузок потребителей проводится на базе вероятностно-статистической модели. Для оценки эффективности разработаны математические модели различных типов преобразователей мощности. Приводится алгоритм моделирования в виде блок-схемы. Производится расчет эффективности микросети на постоянном токе относительно аналогичной системы на переменном для разных режимов работы микросети. Формируется заключение о наиболее эффективном режиме работы.
Библиографические ссылки
Архипова К. Н. Развитие электроэнергетического сектора России: от начала реформы отрасли до современного этапа // Вопросы региональной экономики. 2020. № 2(43). С. 15-24. // 1. Arkhipova K. N. Development of the electric power sector of Russia: from the beginning of the reform of the industry to the modern stage. Issues of Regional Economy. 2020. No. 2(43). Pp. 15-24.
Редькин С. М., Высогорец С. П. Проблемы и методы управления состоянием изоляции трансформаторов // Электроэнергия. Передача и распределение. 2021. № 3(66). С. 94-97. // Redkin S. M., Vysogorets S. P. Problems and methods of controlling the state of insulation of transformers. Electric Power. Transmission and Distribution. 2021. No. 3(66). Pp. 94-97.
Зацепина В. И., Кудрявцев А. Е. Гибридная микросеть переменного и постоянного тока на основе фотоэлектрических источников питания и аккумуляторных батарей // Вести высших учебных заведений Черноземья. 2022. Т. 18, № 3(69). С. 15-23. DOI 10.53015/18159958_2022_18_3_15. // 3. Zatsepina V. I., Kudryavtsev A. E. Hybrid AC and DC microgrid based on photovoltaic power sources and rechargeable batteries. Conduct of Higher Educational Institutions of the Chernozem Region. 2022. Vol. 18. No. 3(69). Pp. 15-23. doi: 10.53015/18159958_2022_18_3_15.
Илюшин П. В., Вольный В. С. Обзор структур микросетей низкого напряжения с распределенными источниками энергии // Релейная защита и автоматизация. 2023. № 1(50). С. 68-80. // 4. Ilyushin P. V., Volny V. S. Review of low-voltage microgrid structures with distributed energy sources. Relay Protection and Automation. 2023. No. 1(50). Pp. 68-80.
Распоряжение Правительства РФ от 09.06.2020 № 1523-р «Об Энергетической стратегии России на период до 2035 года». // 5. Decree of the Government of the Russian Federation on the Energy Strategy of the Russian Federation for the period up to 2035, No. 1523-r, dated June 9, 2020. Collection of Legislation of the Russian Federation. 2020. Vol. 24. Pp. 13936-88.
Некрасов С. А., Грачев И. Д. Возобновляемая энергетика: перспективы корректировки развития энергоснабжения в России // Проблемы прогнозирования. 2020. № 1(178). С. 99-109. // 6. Nekrasov S. A., Grachev I. D. Renewable energy: prospects for adjusting the development of energy supply in Russia. Problems of Forecasting. 2020. No. 1(178). Pp. 99-109.
Королев А. А., Болонов В. О., Окнин Е. П. [и др.] Перспективы электроснабжения с применением технологий постоянного тока в распределительных сетях 0,4-20 кВ // Электроэнергия. Передача и распределение. 2022. № 6(75). С. 14-22. // 7. Korolev A. A., Bolonov V. O., Oknin E. P. et al. Prospects of power supply using DC technologies in distribution networks of 0.4-20 kV. Electric Power. Transmission and Distribution. 2022. No. 6(75). Pp. 14-22.
Zhao X., Yang G., Bai X., Yang Z., Yang G. Construction of Low Voltage DC Smart Buildings with Generation-Storage-Distribution-Utilization. 2021 IEEE Sustainable Power and Energy Conference (iSPEC). Nanjing, China. 2021. Pp. 2140-2143. doi: 10.1109/iSPEC53008.2021.9735638. // 8. Zhao X., Yang G., Bai X., Yang Z., Yang G. Construction of Low Voltage DC Smart Buildings with Generation-Storage-Distribution-Utilization. 2021 IEEE Sustainable Power and Energy Conference (iSPEC). Nanjing, China. 2021. Pp. 2140-2143. doi: 10.1109/iSPEC53008.2021.9735638.
Weiss R., Ott L., Boeke U. Energy efficient low-voltage DC-grids for commercial buildings. 2015 IEEE First International Conference on DC Microgrids (ICDCM), Atlanta, GA, USA. 2015. Pp. 154-158. doi: 10.1109/ICDCM.2015.7152030. // 9. Weiss R., Ott L., Boeke U. Energy efficient low-voltage DC-grids for commercial buildings. 2015 IEEE First International Conference on DC Microgrids (ICDCM), Atlanta, GA, USA. 2015. Pp. 154-158. doi: 10.1109/ICDCM.2015.7152030.
Шклярский Я.Э., Соловьев С. В. Особенности микросети на постоянном токе с использованием ветрогенераторов // Электротехнические комплексы и системы управления. 2015. № 3. С. 50-53. // 10. Shklyarsky Ya. E., Solovyov S. V. Features of a DC microgrid using wind generators. Electrotechnical Complexes and Control Systems. 2015. No. 3. Pp. 50-53.
Rodriguez-Diaz E., Chen F., Vasquez J. C., Guerrero J. M., Burgos R., Boroyevich D. Voltage-Level Selection of Future Two-Level LVdc Distribution Grids: A Compromise Between Grid Compatibility, Safety, and Efficiency. IEEE Electrif. Mag., vol. 4. № 2. 2016. Pp. 20–28. // 11. Rodriguez-Diaz E., Chen F., Vasquez J. C. et al. Voltage-Level Selection of Future Two-Level LVdc Distribution Grids: A Compromise Between Grid Compatibility, Safety, and Efficiency. IEEE Electrification Magazine. 2016. Vol. 4, No. 2. Pp. 20-28.
Андреенков, Е. С. Выбор оптимального уровня напряжения микросети постоянного тока // Тинчуринские чтения - 2023 "Энергетика и цифровая трансформация": Материалы Международной молодежной научной конференции. В 3-х томах, Казань, 26–28 апреля 2023 года / Под общей редакцией Э.Ю. Абдуллазянова. Том 1. – Казань: Казанский государственный энергетический университет. 2023. С. 171-174. // 12. Andreenkov E. S. Choosing the optimal voltage level of a DC microgrid. Tinchurin Readings - 2023 "Power Engineering and Digital Transformation": Materials of the International Youth Scientific Conference. In 3 volumes, Kazan, April 26-28, 2023 / Under the General Editorship of E.Y. Abdullazyanov. Volume 1. Kazan: Kazan State Power Engineering University. 2023. Pp. 171-174.
Wunder B., Ott L., Szpek M., Boeke U. Energy efficient DC-grids for commercial buildings. 36th Int. Telecommun. Energy Conf. 2014. Pp. 118 // 13. Wunder B., Ott L., Szpek M. et al. Energy efficient DC-grids for commercial buildings. 36th International Telecommunications Energy Conference. 2014. P. 118.
Булычева Е.А., Киселев К.О., Сафарзода А.Х. Интеллектуальный научно-исследовательский комплекс альтернативной энергетики // Энергосбережение и водоподготовка. Москва. 2018. № 5(115). С. 71-78. // 14. Bulycheva E. A., Kiselev K. O., Safarzoda A. H. Intellectual research complex of alternative energy. Energy Saving and Water Treatment. 2018. No. 5(115). Pp. 71-78.
Palacios-Garcia E. J., Chen A., Santiago I., Bellido-Outeirino F. J., Flores-Arias J. M., Moreno-Munoz A. Stochastic model for lighting’s electricity consumption in the residential sector. Impact of energy saving actions. Energy Build. vol. 89. 2015. Pp. 245–259. // 15. Palacios-Garcia E. J., Chen A., Santiago I. et al. Stochastic model for lighting’s electricity consumption in the residential sector. Impact of energy saving actions. Energy and Buildings. 2015. Vol. 89. Pp. 245-259.
